水稻是我國(guó)主要的糧食作物之一，2009年11月27日中國(guó)通過(guò)了對(duì)轉(zhuǎn)Bt抗蟲(chóng)水稻的生物安全認(rèn)證，這一舉措具有里程碑意義，對(duì)轉(zhuǎn)基因作物在中國(guó)、亞洲乃至全世界的應(yīng)用產(chǎn)生重大影響。轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)水稻因其自身能合成殺蟲(chóng)蛋白，從而有效地降低了農(nóng)藥施用量，展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。但是，隨著轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)作物大面積商品化推廣使用，使得大量外源殺蟲(chóng)蛋白以植株殘?bào)w、根系分泌物或花粉等形式進(jìn)入土壤環(huán)境，進(jìn)而延長(zhǎng)土壤生物與轉(zhuǎn)基因代謝產(chǎn)物的接觸時(shí)間［1］。雖然Bt蛋白在短期內(nèi)對(duì)土棲動(dòng)物無(wú)負(fù)面作用，但由于外源Bt蛋白的殺蟲(chóng)特性不同，以及復(fù)合基因代謝產(chǎn)物在土壤中的降解及其與土壤腐殖質(zhì)酸、蒙脫石或鋁羥基等的聚合物多樣，進(jìn)而對(duì)土壤生物產(chǎn)生諸多直接或間接的不確定性影響［2］，這也是轉(zhuǎn)基因作物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估亟待明確的問(wèn)題。

跳蟲(chóng)是一類(lèi)廣泛分布的小型節(jié)肢動(dòng)物，大多喜好陰涼潮濕的土壤環(huán)境以及地表枯枝落葉層等。跳蟲(chóng)種類(lèi)和數(shù)量極其豐富，與線蟲(chóng)和螨類(lèi)一樣是土壤生態(tài)系統(tǒng)中的主要功能類(lèi)群，，并參與物質(zhì)的分解［3-4］。跳蟲(chóng)對(duì)土壤環(huán)境污染十分敏感，能敏感指示土壤環(huán)境的變化程度［5-7］。國(guó)外常用來(lái)開(kāi)展土壤污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，如利用土壤跳蟲(chóng)的豐富度和多樣性等來(lái)開(kāi)展污染物對(duì)土壤環(huán)境的影響評(píng)估［8］，利用土壤跳蟲(chóng)的死亡率、繁殖率、生物富集以及行為效應(yīng)等作為評(píng)估被污染土壤修復(fù)成功與否的生物標(biāo)志物等［9-12］。Al-Deeb等［13］對(duì)轉(zhuǎn)Cry3Bb基因棉田土壤彈尾蟲(chóng)的調(diào)查結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)基因棉田和親本對(duì)照棉田的彈尾蟲(chóng)數(shù)量沒(méi)有差異。國(guó)內(nèi)，應(yīng)用土壤動(dòng)物進(jìn)行土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究很少，僅見(jiàn)于轉(zhuǎn)Bt基因作物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)研究，如Yu等［14］報(bào)道轉(zhuǎn)Cry1Ab和轉(zhuǎn)Cry1Ac基因棉花以及轉(zhuǎn)CryⅢ基因馬鈴薯的外源Bt毒蛋白對(duì)土棲彈尾蟲(chóng)Folsomiacandida和奧甲螨Oppianitens無(wú)顯著影響。白耀宇等［15］研究指出生活在轉(zhuǎn)Bt水稻殘?bào)w環(huán)境中的跳蟲(chóng)體內(nèi)檢測(cè)有微量Bt殺蟲(chóng)蛋白，但這對(duì)跳蟲(chóng)的發(fā)生量并無(wú)不良影響，相反，轉(zhuǎn)Bt水稻稻田中跳蟲(chóng)數(shù)量反而顯著高于對(duì)照親本田。

與室內(nèi)試驗(yàn)研究相比，大田試驗(yàn)研究是在開(kāi)放的野外環(huán)境下進(jìn)行的，因此，研究結(jié)果更具實(shí)用性，并能切實(shí)反映實(shí)際情況。目前，在大田層次上進(jìn)行的轉(zhuǎn)基因植物安全性研究報(bào)道較少，Wolfenbarger等［16］認(rèn)為轉(zhuǎn)基因植物對(duì)非目標(biāo)生物的影響取決于作物被改造的特征及其與生態(tài)系統(tǒng)其它部分復(fù)雜的關(guān)系。因此，大田環(huán)境下轉(zhuǎn)基因水稻的安全性是目前急需解決的問(wèn)題。本研究選取不同基因型(Cry1Abvs．Cry1Ab+Cry1Ac)和不同類(lèi)型(恢復(fù)系和雜交系)的轉(zhuǎn)Bt水稻為研究材料，開(kāi)展稻田土壤跳蟲(chóng)群落組成及數(shù)量動(dòng)態(tài)研究，以進(jìn)一步明確轉(zhuǎn)Bt作物的土壤環(huán)境安全性。

1材料與方法

1．1供試轉(zhuǎn)Bt水稻、

試驗(yàn)所用轉(zhuǎn)Bt水稻為3個(gè)轉(zhuǎn)Cry1A抗蟲(chóng)水稻品系及其對(duì)照親本，包括:轉(zhuǎn)Bt水稻恢復(fù)系“克螟稻”(Cry1Ab純合基因型;簡(jiǎn)稱(chēng)KMD)及其親本“秀水11”(簡(jiǎn)稱(chēng)XSD)，稻種由浙江大學(xué)原子能研究所提供;轉(zhuǎn)Bt水稻恢復(fù)系“華恢1號(hào)”(Cry1Ab+CryAc融合基因型;簡(jiǎn)稱(chēng)HH1)及其親本“明恢63”(簡(jiǎn)稱(chēng)MH63)，轉(zhuǎn)Bt水稻雜交系“Bt汕優(yōu)63”(Cry1Ab+CryAc融合基因型;簡(jiǎn)稱(chēng)Bt-SY63)及其對(duì)照親本“汕優(yōu)63”(簡(jiǎn)稱(chēng)SY63)，稻種均由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科技學(xué)院提供。

1．2試驗(yàn)地布局及耕種

試驗(yàn)地設(shè)在山東省寧津縣南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院氣候變化創(chuàng)新研究基地(37．64°N，116．8°E)。試驗(yàn)地由面積相等的6塊相鄰樣地組成，KMD與XSD、HH1與MH63、Bt-SY63與SY63各東西向兩塊相鄰樣地，轉(zhuǎn)基因及其對(duì)照親本由西向東排列，3個(gè)水稻品系自南往北依次排列，這樣由南向北，前兩個(gè)水稻品系為恢復(fù)系的純和基因型和融合基因型，后兩個(gè)品系為融合基因型的恢復(fù)系和雜交系;每樣地劃分為4個(gè)小區(qū)，每小區(qū)5m×20m，且小區(qū)東西向和南北向玉米隔離帶均為5m。水稻于5月15日旱作直播，播種前按每畝50kg氮肥、30kg磷肥和20kg鉀肥施底肥，大田漫灌1次，并于水稻拔節(jié)期和孕穗期分別追施N肥(20kg/666．7m2)、P肥(12kg/666．7m2)和K肥(8kg)各1次;此外，播種后間隔3周人工除草和灌溉各1次。

1．3土壤取樣、跳蟲(chóng)分離及其鑒定

自水稻播種后一個(gè)月，即6月11日開(kāi)始，每30d進(jìn)行一次土壤采樣，試驗(yàn)于11月8日結(jié)束，共采樣6次。采樣時(shí)，用100mL環(huán)刀按照品種順序逐個(gè)小區(qū)(重復(fù))進(jìn)行，每小區(qū)按S形取樣方法取6環(huán)刀，每2環(huán)刀隨機(jī)放入一自封袋中，做好標(biāo)記后帶回實(shí)驗(yàn)室分別進(jìn)行分離鑒定。土壤跳蟲(chóng)的分離采用Tullgren干漏斗法，干漏斗上部為40W燈泡，干漏斗中部為金屬網(wǎng)篩，網(wǎng)眼2mm，干漏斗下部用裝有濃度為75%酒精的白色塑料小瓶收集跳蟲(chóng)［17］。將帶回的每個(gè)土樣混勻后，用100mL標(biāo)準(zhǔn)環(huán)刀量取一環(huán)刀(即100mL)土樣置于干漏斗上，每次分離時(shí)間為48h。將分離得到的跳蟲(chóng)按土樣標(biāo)號(hào)分別用酒精清洗，然后用霍式封固液封片，玻片做好標(biāo)號(hào)后置于50—60℃的烘箱中干燥1周，使蟲(chóng)體透明、肢體展開(kāi)，以便進(jìn)行分類(lèi)鑒定。土壤跳蟲(chóng)鑒定由中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物所擔(dān)任，鑒定到屬，同時(shí)記錄跳蟲(chóng)數(shù)量，轉(zhuǎn)化為每平方米土壤跳蟲(chóng)數(shù)量，并進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)跳蟲(chóng)類(lèi)群的多樣性(H')、種類(lèi)豐富度(SR)和均勻度(J)等指數(shù)［18］。此外，按照殷秀琴等［19］的方法，將土壤跳蟲(chóng)劃分為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群(即個(gè)體數(shù)占總捕獲量10%以上者)、常見(jiàn)類(lèi)群(即個(gè)體數(shù)占總捕獲量1%—10%者)和稀有類(lèi)群(即個(gè)體數(shù)占總捕獲量1%以下者)。同時(shí)，按照其活動(dòng)位置，將土壤跳蟲(chóng)劃分為土上生(地表活動(dòng))、真土生(土下活動(dòng))和半土生(地上地下活動(dòng))三類(lèi)(表1)。

1．4統(tǒng)計(jì)分析

用SPSS16．0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。對(duì)6月11—11月8日期間，共計(jì)6次采樣的數(shù)據(jù)采用“雙因子重復(fù)測(cè)量方差分析”(即Two-wayRepeatedTimeANOVA)，分別比較2對(duì)恢復(fù)系的不同基因型(Cry1Ab純合基因型KMDvs．Cry1Ab+Cry1Ac融合基因型HH1)或Cry1Ab+Cry1Ac融合基因型的2對(duì)育種品系(即恢復(fù)系HH1和雜交系Bt-SY63)轉(zhuǎn)Bt水稻及其對(duì)照親本大田土壤跳蟲(chóng)不同類(lèi)群百分比組成、密度、多樣性指數(shù)、種類(lèi)豐富度和均勻性指數(shù)的差異。并進(jìn)一步通過(guò)“群體成對(duì)T檢驗(yàn)”(即Group-pairedTtest)統(tǒng)計(jì)分析調(diào)查期間轉(zhuǎn)Bt水稻及其對(duì)照親本間，以及不同水稻品種、不同功能群間以上指標(biāo)數(shù)量動(dòng)態(tài)的顯著性差異(P＜0．05)。數(shù)據(jù)分析前，對(duì)絕對(duì)值數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，對(duì)百分比數(shù)據(jù)進(jìn)行反正弦平方根轉(zhuǎn)化，以符合正態(tài)分布假設(shè)。